環(huán)境工程微生物學(xué)

環(huán)境工程微生物學(xué)環(huán)境工程微生物學(xué)第1頁2梭狀芽孢桿菌屬與肉毒桿菌屬，可引發(fā)食物中毒環(huán)境工程微生物學(xué)第2頁3變形蟲毛霉環(huán)境工程微生物學(xué)第3頁4

緒論環(huán)境工程微生物學(xué)第4頁5第一節(jié)環(huán)境與環(huán)境工程面臨問

題、可連續(xù)發(fā)展與微生物<1>環(huán)境問題

環(huán)境問題是伴隨文明進(jìn)步，工農(nóng)業(yè)發(fā)展伴生一個(gè)負(fù)效應(yīng)。如伴隨工業(yè)進(jìn)步，大量化石能源及礦石中處于惰性化學(xué)元素如C、S、重金屬等被大量釋放到環(huán)境中并不停積累，而產(chǎn)生諸如溫室效應(yīng)、酸雨、重金屬中毒、白色垃圾、石油污染等等污染事件。又如農(nóng)業(yè)大量使用化肥以及農(nóng)藥造成澆灌用水富含N、P等營養(yǎng)物質(zhì)和有毒農(nóng)藥進(jìn)入水體造成河流及海域污染；人口不停膨脹，隨之而來數(shù)量更多生活污水及廢棄物深入加劇了污染惡化。環(huán)境工程微生物學(xué)第5頁6溫室效應(yīng)加劇主要是因?yàn)楫?dāng)代化工業(yè)社會(huì)燃燒過多煤炭、石油和天然氣，放出大量二氧化碳?xì)怏w進(jìn)入大氣造成。二氧化碳?xì)怏w含有吸熱和隔熱功效。它在大氣中增多結(jié)果是形成一個(gè)無形玻璃罩，使太陽輻射到地球上熱量無法向外層空間反射，其結(jié)果是地球表面變熱起來。所以，二氧化碳也被稱為溫室氣體。酸雨是指PH值小于5.6雨雪或其它形式降水。雨水被大氣中存在酸性氣體污染。酸雨主要是人為向大氣中排放大量酸性物質(zhì)造成。我國酸雨主要是因大量燃燒含硫量高煤而形成，多為硫酸雨，少為硝酸雨，另外，各種機(jī)動(dòng)車排放尾氣也是形成酸雨主要原因。多年來，我國一些地域已經(jīng)成為酸雨多發(fā)區(qū)，酸雨污染范圍和程度已經(jīng)引發(fā)大家親密關(guān)注。石油污染是指石油開采、運(yùn)輸、裝卸、加工和使用過程中，因?yàn)樾孤┖团欧攀鸵l(fā)污染，主要發(fā)生在海洋。

環(huán)境工程微生物學(xué)第6頁7自20世紀(jì)西方產(chǎn)業(yè)革命起，世界各國環(huán)境污染日趨嚴(yán)重，環(huán)境質(zhì)量急劇惡化。50年代后公害問題相繼發(fā)生。美國洛杉礬光化學(xué)煙霧、倫敦?zé)熿F、日本四日市哮喘病、水俁病、骨痛病等，均對人類造成極大傷害。我國也不例外，一些地域，如上海黃浦江、蘇州河，太湖、巢湖、淮河、海河、昆明滇池、東北嫩江、松花江等，均污染嚴(yán)重。80年代以后，伴隨改革開放，鄉(xiāng)鎮(zhèn)企業(yè)興起，鄉(xiāng)鎮(zhèn)河流也不例外地受嚴(yán)重污染。環(huán)境工程微生物學(xué)第7頁8一些發(fā)達(dá)國家于20世紀(jì)50年代開始治理環(huán)境，經(jīng)過一二十年努力治理，已見成效。如泰晤士河現(xiàn)在已變清，有魚類生長。我國于20世紀(jì)60年代末開始認(rèn)識(shí)到環(huán)境污染危害，首先在一些大城市，如上海、北京、天津等地開始不一樣程度地處理廢水。繼而也廣泛地開展了環(huán)境保護(hù)、環(huán)境污染治理工作。現(xiàn)在即使環(huán)境保護(hù)已深入人心，但當(dāng)前全國范圍污染加重態(tài)勢依然沒有得到有效控制。環(huán)境工程微生物學(xué)第8頁日前，公益人士鄧飛微博爆料稱,在山東濰坊,化工廠、造紙廠將致命性污水經(jīng)過高壓水井壓到地下逃避監(jiān)管,而地下排污法已在很多地方悄悄進(jìn)行多年。該微博馬上就掀起了一場揭露各地污染丑聞網(wǎng)上討伐運(yùn)動(dòng)。實(shí)際上，早前作為調(diào)查記者鄧飛就公布過一幅廣為流傳谷歌地圖，顯示100多個(gè)中國“癌癥村”。最近匯報(bào)表明這個(gè)數(shù)字可能超出了400。絕大多數(shù)都在富裕東部沿海，這里是中國第一個(gè)從海外引進(jìn)污染產(chǎn)業(yè)外包區(qū)域。但伴隨這些地域重置價(jià)值鏈，并加強(qiáng)了法規(guī)，有跡象表明，污染帶和癌癥將轉(zhuǎn)移到內(nèi)陸地域，那里要么意識(shí)不到污染危險(xiǎn)要么窮到無法對錢說不。

日期：-2-17(摘自搜狐網(wǎng)）

9環(huán)境工程微生物學(xué)第9頁凡是癌癥高發(fā)村莊，普通都坐落在被嚴(yán)重污染河流附近，村民們平時(shí)吃壓水井水，水井深度普通為7米至10米多，據(jù)相關(guān)部門調(diào)查匯報(bào)顯示，地表水和地下水是相互滲透，優(yōu)于河水污染嚴(yán)重，淮河流域淺層地下水大個(gè)別已經(jīng)不能飲用。10環(huán)境工程微生物學(xué)第10頁這是一杯從7米深水井壓上來水，哪個(gè)城市人敢喝？不過當(dāng)?shù)卮迕駴]得選擇，他們往往是頭天晚上把水壓起來，靜置到第二天再使用，在村民們看來，水澄清了就算是潔凈了。11環(huán)境工程微生物學(xué)第11頁12河南癌癥村坐落在淮河支流沈丘市石槽鄉(xiāng)孫營村，全村1600人。從90年代開始14年間?；及┌Y逝世有上百人，占死亡總?cè)藬?shù)51.5%。。主持葬禮人自言“死人就像家常便飯”。該村所屬周口地域曾是名噪一時(shí)“皮都”，經(jīng)濟(jì)發(fā)展標(biāo)桿。然而，下游最貧困農(nóng)村，卻在替上游富大家制造環(huán)境污染買單。環(huán)境工程微生物學(xué)第12頁內(nèi)蒙古癌癥村

內(nèi)蒙古包頭白云鄂博礦稀土資源儲(chǔ)量占全國97%，但其稀土開采利用率僅為10%，在開采過程中，大量尾礦漿排入洼池，形成11平方公里“礦湖”，堆放尾礦漿1.35億噸，其中含有約7萬噸放射性金屬釷。釷和鈾有著極其相同特征，在寶鋼“稀土湖”正西2公里處，就有一處遠(yuǎn)近聞名“癌癥村”。

13云南宣威是個(gè)癌癥村，每年有20多人死于癌癥。11歲學(xué)生徐麗患是骨癌。環(huán)境工程微生物學(xué)第13頁2月28日早上，北京遭遇嚴(yán)重空氣污染，剛走出政協(xié)委員駐地酒店全國政協(xié)委員姚明抬頭看天，皺起眉頭。14環(huán)境工程微生物學(xué)第14頁治理環(huán)境污染成兩會(huì)關(guān)注焦點(diǎn)1.“中國現(xiàn)在發(fā)展主要矛盾之一，就是資源環(huán)境制約。環(huán)境污染讓大家難以感受到經(jīng)濟(jì)增加幸福感?！比珖f(xié)委員、財(cái)政部財(cái)科所所長賈康說。2.

新華網(wǎng)北京3月6日電（記者劉美子）全國人大代表、商務(wù)部國際貿(mào)易談判副代表崇泉6日在安徽代表團(tuán)分組審議政府工作匯報(bào)時(shí)說，環(huán)境污染讓中國又到了“最危險(xiǎn)時(shí)刻”。

崇泉代表說，大家都在說食品安全問題是因?yàn)槿狈ΡO(jiān)管，我認(rèn)為，環(huán)境污染也有著不可推卸責(zé)任。咱們進(jìn)口種牛，一到上海港就開始打噴嚏，一到喂養(yǎng)場就開始用抗生素。我國最適合發(fā)展養(yǎng)殖業(yè)地域，像河北、陜西等，恰恰又是水污染最嚴(yán)重地域。這么環(huán)境，怎能讓老百姓吃上放心肉、喝上放心奶？所以，環(huán)境污染讓中國又到了“最危險(xiǎn)時(shí)刻”3.治理污染是現(xiàn)在最大民生問題。其它關(guān)注民生辦法只有個(gè)別人受惠，污染問題治理好，是全民受惠。因?yàn)樵谖廴久媲埃w老百姓、包含國務(wù)院總理都是弱勢群體?！比珖舜蟠怼|華大學(xué)經(jīng)濟(jì)發(fā)展與合作研究所所長嚴(yán)誠忠（3月3日）說，他笑著指指自己紅鼻子說，“我這毛病是年紀(jì)大了免疫力下降引發(fā)，但近期上海嚴(yán)重霧霾污染也加重了病情?！薄敖?年來，節(jié)能減排等辦法讓一些環(huán)境污染指標(biāo)下降。比如現(xiàn)在黃浦江，就比過去最差時(shí)候好一點(diǎn)，但跟我在黃浦江邊抓過魚小時(shí)候還是沒法比?！眹?yán)誠忠說，從整體情況看，現(xiàn)在環(huán)境保護(hù)形勢非常嚴(yán)峻?！耙郧爸恢漓F，沒見過霾。上海從縱向比，年到年，空氣是新中國建國以來最差。我活到67歲，從來沒見過這么臟空氣?！彼ρ裕衲?0歲老母親還跟他說過，最近空氣污染嚴(yán)重程度，跟當(dāng)年日本人“八?一三”轟炸上海時(shí)差不多。15環(huán)境工程微生物學(xué)第15頁16<2>可連續(xù)發(fā)展策略嚴(yán)峻危機(jī)逐步讓大家認(rèn)識(shí)到發(fā)展必須與環(huán)境相協(xié)調(diào)道理，1987年發(fā)表“可連續(xù)發(fā)展”口號(hào)至今提出，可連續(xù)發(fā)展思想廣為各國接收和重視，也就是當(dāng)代人類發(fā)展，應(yīng)該是既滿足當(dāng)代人需求，又不危及后代人滿足其需求發(fā)展。“九五”期間我國推出兩項(xiàng)重大舉措：即“全國主要污染物排放總量控制”和“中國跨世紀(jì)綠色工程規(guī)劃”。在“全國主要污染物排放總量控制”中要求煙塵、粉塵、二氧化硫、石油類、重金屬、化學(xué)耗氧量(COD)和工業(yè)固體廢棄物等12種主要污染物排放量，到要控制在國家同意水平上。大量排污違規(guī)企業(yè)被關(guān)閉，假如各種污染物按照各自排放標(biāo)準(zhǔn)排放，他們能夠在自然力作用下被凈化而不會(huì)造成污染.環(huán)境工程微生物學(xué)第16頁17咱們環(huán)境工作者主要任務(wù)就是用先進(jìn)科學(xué)技術(shù)治理好各種污染物，使其到達(dá)排放標(biāo)準(zhǔn)，從而能夠以環(huán)境本身凈化能夠承受程度，實(shí)現(xiàn)各項(xiàng)事業(yè)可連續(xù)發(fā)展。環(huán)境工程微生物學(xué)第17頁18<3>微生物在治污中地位污染物微生物凈化是自然環(huán)境本身凈化主要伎倆，同時(shí)也是地球生態(tài)平衡、物質(zhì)循環(huán)極為主要一個(gè)步驟，咱們實(shí)際上是取法天地，并能動(dòng)地利用已知微生物規(guī)律比自然界更為高效地消除污染，保護(hù)環(huán)境。這也就是這門課開設(shè)用意所在，即認(rèn)識(shí)微生物規(guī)律，能動(dòng)地利用這些客觀規(guī)律指導(dǎo)環(huán)境保護(hù)工作。環(huán)境工程微生物學(xué)第18頁19第二節(jié)環(huán)境工程微生物學(xué)研究

對象與任務(wù)環(huán)境工程微生物學(xué)第19頁20

環(huán)境工程微生物學(xué)是在環(huán)境工程與微生物學(xué)交叉學(xué)科。微生物是指個(gè)體很小，肉眼看不見生物，通常指直徑小于或等于1毫米生物。這門課圍繞環(huán)境微生物主要講述以下幾個(gè)問題一、環(huán)境工程微生物學(xué)研究對象(P3)

（一）微生物形態(tài)結(jié)構(gòu)與功效(靜態(tài)特征)（二）微生物生理、生長特征與遺傳變異(動(dòng)態(tài)特征）（三）微生物與環(huán)境污染治理(應(yīng)用研究)（四）微生物研究方法環(huán)境工程微生物學(xué)第20頁21（一）微生物形態(tài)、細(xì)胞結(jié)構(gòu)及其功效這屬于微生物靜態(tài)特征，包含外部結(jié)構(gòu)、內(nèi)部組成及各組成個(gè)別功效；

（二）微生物生理、生長特征與遺傳變異這屬于微生物動(dòng)態(tài)特征，包含微生物營養(yǎng)、呼吸、物質(zhì)代謝、生長、繁殖、遺傳與變異等基礎(chǔ)知識(shí)，因?yàn)橹挝畚⑸镏髁娛羌?xì)菌，故咱們重點(diǎn)學(xué)習(xí)掌握細(xì)菌生長規(guī)律，同時(shí)兼顧其它微生物相關(guān)知識(shí)。

環(huán)境工程微生物學(xué)第21頁22（三）微生物與環(huán)境污染治理這屬于微生物應(yīng)用研究，內(nèi)容包括：1.自然狀態(tài)下微生物參加環(huán)境自凈作用原理（自然環(huán)境物質(zhì)循環(huán)與轉(zhuǎn)化原理）；2.人工治污設(shè)施中微生物對于污染水體治理原理；3.飲用水衛(wèi)生細(xì)菌學(xué)原理（主要指飲用水中引發(fā)人體疾病病原菌監(jiān)測與控制原理）。（四）微生物研究方法（包含微生物觀察、培養(yǎng)、檢測等試驗(yàn)技術(shù)）環(huán)境工程微生物學(xué)第22頁23二、環(huán)境工程微生物學(xué)研究任務(wù)自然界環(huán)境中微生物大多數(shù)是有益。自古以來有益微生物被人類廣泛應(yīng)用，釀酒、制作醬、醋和發(fā)面。近代，將微生物應(yīng)用于發(fā)酵工業(yè)生產(chǎn)乙醇、丙酮、各種有機(jī)酸、氨基酸(主要有谷氨酸即味精和賴氨酸)、抗生素。微生物酶制劑應(yīng)用于紡織退漿、制革脫毛、洗滌劑助劑、醫(yī)藥、印染等及應(yīng)用于石油發(fā)酵如微生物脫蠟和脫硫；用作農(nóng)肥(如固氮菌肥、磷、鉀細(xì)菌肥料等)用于植物害蟲生物防治蘇云金桿菌等殺蟲劑及礦業(yè)(探油、回收重金屬和稀有金屬)。用于污染治理是有益微生物另一個(gè)極為主要研究領(lǐng)域。環(huán)境工程微生物學(xué)第23頁24自然環(huán)境中同時(shí)也存在病原微生物，病原微生物也會(huì)對人類生產(chǎn)、生活造成不利影響。如細(xì)菌、病毒、霉菌、變形蟲一些種能引發(fā)人各種疾病，如肝炎、沙眼、腸道病、傷風(fēng)、感冒等，黃曲霉能產(chǎn)生致癌黃曲霉毒素，島青素、枯青霉和黃綠青霉等能產(chǎn)生致癌黃變米黃素。還有微生物能引發(fā)作物病害及動(dòng)物疾病，一些細(xì)菌和霉菌能使食品和農(nóng)副產(chǎn)品腐敗和腐爛。有些細(xì)菌盡管不是病原菌，但它們生命活動(dòng)所產(chǎn)生代謝產(chǎn)物與環(huán)境中化學(xué)物質(zhì)起作用會(huì)產(chǎn)生不良后果。如硫細(xì)菌和鐵細(xì)菌能引發(fā)混凝土管道和金屬管道腐蝕，藍(lán)藻、綠藻和金藻中一些種能引發(fā)湖泊“水華”和海洋“赤潮”等。環(huán)境工程微生物學(xué)第24頁25充分利用有益微生物資源為人類造福,同時(shí)預(yù)防、控制、消除微生物有害活動(dòng)，化害為利。（P4-5）環(huán)境工程中處理廢水、廢物和廢氣方法很多，其中生物處理法占主要位置。它與物理法、化學(xué)法相比，含有經(jīng)濟(jì)、高效優(yōu)點(diǎn)，更主要是可到達(dá)無害化。微生物是對廢物進(jìn)行生物處理、凈化環(huán)境工作主體，只有全方面了解和掌握微生物基礎(chǔ)特征，才能培養(yǎng)好微生物，取得較高凈化效果。環(huán)境工程微生物學(xué)第25頁26

第三節(jié)微生物概述環(huán)境工程微生物學(xué)第26頁27一、微生物分類和命名（一）微生物分類分類是依據(jù)一定標(biāo)準(zhǔn)（表型特征相同性或系統(tǒng)發(fā)育相關(guān)性）對微生物進(jìn)行分群歸類，依據(jù)相同性或相關(guān)性水平排列成系統(tǒng)，并對各個(gè)分類群特征進(jìn)行描述，方便考查和對未被分類微生物進(jìn)行判定；分類依據(jù)(生物屬性生化屬性)主要包含個(gè)體形態(tài)及大小、染色反應(yīng)、菌落特征、細(xì)胞結(jié)構(gòu)、生理生化反應(yīng)、與氧關(guān)系、血清學(xué)反應(yīng)等及它們親緣關(guān)系。

環(huán)境工程微生物學(xué)第27頁分類單元及其等級(jí)

界Kingdom

門Phylum——亞門綱Class——亞綱目Order——亞目科Family——亞科屬Genus

種Species環(huán)境工程微生物學(xué)第28頁種：分類基礎(chǔ)單位，它是表型特征高度相同、親緣關(guān)系極其靠近、與其它菌株有顯著差異一群菌株名稱。菌株：從自然界分離得到任何一個(gè)微生物純培養(yǎng)物都能夠稱為微生物一個(gè)菌株；用試驗(yàn)方法（如經(jīng)過誘變）所取得某一菌株變異型，也能夠稱為一個(gè)新菌株，方便與原來菌株相區(qū)分。環(huán)境工程微生物學(xué)第29頁各類群微生物有各自分類系統(tǒng)，如細(xì)菌分類系統(tǒng)、霉菌分類系統(tǒng)等。原核生物分類系統(tǒng)，有幾個(gè)，其中只有國際學(xué)術(shù)界權(quán)威學(xué)者不間斷地集體修訂為特色“伯杰氏判定細(xì)菌學(xué)手冊”。至1994年第九版已出版，是各國分類學(xué)界公認(rèn)一本經(jīng)典著作。30環(huán)境工程微生物學(xué)第30頁雙名法，由二個(gè)拉丁字或希臘字或拉丁化了其它文字組成，普通用斜體表示。屬名在前，普通用拉丁字名詞表示，字首字母大寫種名在后，常見拉丁文形容詞表示，全部小寫若所分離菌株只判定到屬，而未判定到種，可用sp來表示，比如Bacillussp（二）微生物命名環(huán)境工程微生物學(xué)第31頁321.學(xué)名=屬名+種名+（首次定名人）+現(xiàn)定名人+定名年份比如Pseudomonasaeruginosa

(Schroeter)Migula1920銅綠假單胞菌19由Migula定名2

.學(xué)名=屬名+種名+菌株（用字母、符號(hào)等字形表示）比如Bacillus.subtilisAS1.398枯草桿菌中能生產(chǎn)蛋白酶一株菌株3.學(xué)名=屬名+sp.(或spp.)

只判定到屬名，對詳細(xì)種，不能必定。sp.（單數(shù)）或spp.（復(fù)數(shù)）表示未定種含義。環(huán)境工程微生物學(xué)第32頁33

二、病毒和類病毒沒有細(xì)胞機(jī)構(gòu)，是顯著區(qū)分于原核微生物和真核微生物一類特殊超微生物。三、原核微生物和真核微生物原核微生物核很原始，發(fā)育不全，只是DNA鏈高度折疊形成核區(qū)，沒有核膜，核質(zhì)裸露，與細(xì)胞質(zhì)沒有顯著界限，叫擬核或似核。原核微生物沒有細(xì)胞器。真核微生物有發(fā)育完好細(xì)胞核，核內(nèi)有核仁和染色質(zhì)。其有核膜將細(xì)胞核和細(xì)胞質(zhì)分開，使二者有顯著界限。有高度分化細(xì)胞器。環(huán)境工程微生物學(xué)第33頁34草履蟲環(huán)境工程微生物學(xué)第34頁35

非細(xì)胞結(jié)構(gòu)生物—病毒界

真細(xì)菌亞綱

原核細(xì)胞生物—原核生物界

真細(xì)菌綱

原生動(dòng)物

放線菌綱

真核原生

細(xì)菌門

粘細(xì)菌綱生物界真核藻類立克氏體綱

酵母菌螺旋體綱

真菌界

支原體綱真核細(xì)胞霉菌生物—微型后生動(dòng)物

動(dòng)物界高低等動(dòng)物低等植物

植物界高等植物具細(xì)胞結(jié)構(gòu)生物生物藍(lán)藻門（藍(lán)綠細(xì)菌）微生物環(huán)境工程微生物學(xué)第35頁36

四、微生物特點(diǎn)（一）個(gè)體極?。ǘ┓N類繁多、分布廣（三）繁殖快（四）易變異環(huán)境工程微生物學(xué)第36頁37

(一)個(gè)體極小，表面積

大微生物個(gè)體極小，由幾納米(nm)到幾微米(um)(1mm=103um=106nm),人類肉眼分辨率為0.1mm，幾十甚至上百個(gè)細(xì)菌排在一起才能看見；光學(xué)顯微鏡分辨率為0.2um，能夠看見大個(gè)別微生物輪廓，而病毒小于0．2um，在光學(xué)顯微鏡可視范圍外，需經(jīng)過電子顯微鏡才可看見，電子顯微鏡分辨率為0.2～0.4nm,利用電子顯微鏡能夠清楚地看見各種微生物結(jié)構(gòu)。艾滋病毒攻擊人體淋巴細(xì)胞電子顯微鏡放大十萬倍4mm:40nm環(huán)境工程微生物學(xué)第37頁38(二)種類繁多、分布廣當(dāng)前已確定微生物種數(shù)還只有10萬種左右，其中細(xì)菌、放線菌約1500種。蘇聯(lián)微生物學(xué)家伊姆舍涅茨基曾預(yù)計(jì)，“當(dāng)前咱們所了解微生物總數(shù)，至多也不超出生活在自然界中微生物總數(shù)10％”。假如這一預(yù)計(jì)不錯(cuò)話，未來某一天，微生物總數(shù)可能會(huì)超出當(dāng)前動(dòng)、植物種數(shù)之和。在地球上，微生物分布可說是無微不至，無孔不入，無遠(yuǎn)不達(dá)。微生物只怕“火”，地球上除了火山中心區(qū)域外，從生物圈、土壤、水圈直至大氣圈、巖石圈，處處都有微生物足跡。環(huán)境工程微生物學(xué)第38頁39(三)繁殖快生物界中，微生物含有最高繁殖速度。尤其是以二分裂方式繁殖細(xì)菌，其速度更是驚人。比如，大腸桿菌和梭狀芽孢桿菌在最適當(dāng)條件下，20分鐘可繁殖一代。假如它一直處于最適宜條件下，則一晝夜可由一個(gè)細(xì)菌產(chǎn)生4．7×1021個(gè)后代，經(jīng)48h后可產(chǎn)生2．2×1043個(gè)后代。假如一個(gè)細(xì)菌重量為10—12g，那么，這里總重量將到達(dá)2．2×1025噸。這個(gè)重量相當(dāng)于4000個(gè)地球之重。當(dāng)然，因?yàn)榉N種限制，這種幾何級(jí)數(shù)增殖速度最多也只能維持幾個(gè)小時(shí)。因?yàn)檫@一特點(diǎn)，廢水處理中，提供適當(dāng)條件，微生物很快就會(huì)到達(dá)相當(dāng)數(shù)量，從而廢物處